井巷课程设计.docx
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井巷课程设计
前言
《井巷工程》课程设计是学生学习井巷工程课程中的重要技能，在学习环节课程设计的目的在于通过课程设计巩固和加深课堂理论知识并使之与实际相结合以培养学生运用所学知识独立解决巷道施工中主要问题的能力和掌握巷道设计中的基本方法和基本能力，并初步结合生产实际锻炼解决在生产上所遇到的实际问题。
培养学生科学的思维方法和工程技术人员应具备的基本技能。
依据：
设计的巷道断面直接作为井下巷道施工的依据，也是进行井巷工程预算的依据。
内容和步骤;首先根据巷道的服务年限，用途和围岩的性质，选择巷道断面的形状和支护方式，其次根据巷道中通过的设备尺寸和支护参数和道床参数通风量和行人要求等确定巷道净断面积尺寸（并进行风速运算）计算巷道的设计掘进断面的尺寸然后布置水沟和管缆。
最后绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道工程量和材料消耗量。
其他说明巷道断面设计是矿井开采设计中的一个重要组成部分，贯穿矿井服务年限属于施工设计的范畴。
巷道断面设计的要求是：
在满足安全生产和施工要求的条件下，力求提高断面的利用率，取得最佳的经济效果。
严格按照《煤矿安全规程》的各项范畴进行井巷工程设计，引用《煤矿安全规程》及其他资料部分，应标注出来，要注意使用先进的工艺和技术使课程设计具有一定的先进性，本次课程设计是为了满足教学，应独立完成设计
录目
一．矿井及设计巷道的概况………………………………………………4
二．巷道断面设计…………………………………………………………5
2.1巷道断面设计的依据
2.1.1巷道的名称和用途
2.1.2巷道的运输设备类型和特征
2.1.3巷道的管线敷设情况，风量大小及排水量大小
2.1.4巷道坡度的要求
2.2巷道断面设计
2.2.1选择巷道断面形状，支护类型，支护参数
2.2.2确定断面尺寸
2.2.3巷道净断面，掘进断面及风量校核
2.2.4决定道床参数，水沟步置和线敷设
2.2.5巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量计算并列表
2.2.6巷道断面施工图
三．巷道施工………………………………………………………………10
3.1施工方案的确定
3.1.1掘砌作业方式，成巷速度
3.2凿岩爆破工作
3.2.1凿岩设备和爆破器材的选择
3.2.2爆破参数的确定
3.2.3凿岩爆破作业
3.2.4爆破图表及技术经济指标
3.3装岩与调车
3.4支护方法
3.5施工方法和支护质量的检测
3.6掘进安全工作
4劳动组织及循环图表……………………………………………………15
4.1劳动组织配备
4.1.1作业方式的选择
4.1.2绘制循环图表
4.1.3循环图表
4.1.4施工总组织、施工进度表
5安全技术措施…………………………………………………………17
5.1支架操作工安全技术措施
5.2端头工安全措施
5.3按操作规程进行作业
5.4所有工种必须遵守的安全管理措施
致谢…………………………………………………………………………18
参考文献……………………………………………………………………19
第一章
矿井及设计巷道的概况
1．1矿井技术参数
某煤田，井田走向长3.7km,倾向宽1-2.5km，井田面积5.8km²。
矿井开拓方式为斜井单水平开拓。
年设计能力为90万t，低瓦斯矿井，中央并列式通风，井下最大涌水量为280m/h。
通过该矿运输大巷的流水量为150m/h，采用ZK-6/250架线式电机车牵引1吨矿车运输，该大巷穿过中等稳定的岩层，岩石坚固性系数f=3～5,需通过的风量为48m/s，巷道内敷设一趟直径为100mm的压风管和一趟直径为50mm的水管。
1.2巷道设计的技术参数
该大巷为运输大巷，主要用于煤炭运输，矸石，材料，设备，人员的运输，此矿的围岩较稳定，低瓦斯矿井，涌出量小，采用并列式通风，风速控制在5.56m/s，风量为60m3/s水沟在人行道一侧，服务年限在20年以上，
巷道的掘进主要采用光面爆破和锚杆组合支护，采用气动凿岩机，爆破的炸药采用乳化炸药。
施工实行四六作业制，每循环进尺1.7m，月进尺190m，采用耙斗式装岩机和固定错车场，矿井通风采用混合式通风。
采用局部水泵和水沟排水。
第二章
巷道断面设计
巷道断面设计的基本原则：
在满足安全生产和施工要求的条件下，力求提高断面的利用率，取得最佳的经济效果。
一.巷道断面设计的依据
1.巷道断面的名称和用途
煤矿水平运输大巷断面设计及施工组织。
用途这类巷道是煤矿主要的通道服务年限较长，对巷道变形与破坏要求较严格，他是为开采水平服务巷道。
2.该运输大巷采用ZK10—6/250架线式电机车牵引1吨矿车运输该运输设备宽A=1060㎜，高h=1550㎜；轨距为600㎜
3.通过巷道的管线敷设情况风量大小及排水量大小
巷道内敷设一趟直径为100mm的压风管和一趟直径为50mm的水管。
通风量为48m³/s，该矿第一水平运输大巷的流水量为280m³/h
4.对巷道坡度的要求
矿井水沟坡度应与巷道坡度一致，平均坡度不小于0.3‰。
巷道中横向坡度不宜小于0.2‰采区服务的巷道，分层运输巷道和运输门采区回风巷道的水沟选用0.5‰。
5.其他要求
根据水沟的服务年限，一般将水沟分永久性水沟和临时性水沟俩类，永久性水沟应砌筑，临时性水沟可不砌筑，井底车场，主要运输大巷上下山等永久性水沟应砌筑。
二．巷道断面设计
1.选择巷道断面形状、支护类型、支护参数
年产90万吨的矿井主石门，一般服务年限在20年以上，采用600轨距双轨运输大巷，其尽宽在3m以上，又穿过中等稳定的岩层，故选用螺纹钢树脂锚杆与喷射混凝土支护，半圆拱形断面。
（1）确定巷道净宽度B
查表2.2知ZK10—6/250电机车宽A1=1060mm，高=1550mm；1吨矿车宽880mm，高1150mm。
根据《煤矿安全规程》，取巷道人行道宽C=860㎜，非人行道一侧宽a=380mm，又查表知本巷双轨中线距b=1300mm，则俩电机车之间距离为：
1300-（1060/2+1060/2）=240㎜﹥200mm
故巷道净宽度：
B=a1+b+c1=（380+1060/2）+1300+（1060/2+860）
=3600mm
（2）确定巷道拱高h0
半圆拱巷道拱高h0=B/2=3600/2=1800㎜，半圆拱半径R=h0=3600/2=1800㎜
（3）.确定巷道壁高h3
1）.按架线电机车导电弓子要求确定h3
由表中半圆拱巷道壁高公式得
式中h4-----轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取2000hc-----道床总高度，查表选30kg/m钢轨，在查表得hc=410mm，道砖高度hb=220mm
n----导电弓子距拱璧安全间距，取n=300mm
k----导电弓子宽度之半，k=718/2=359,取k=360mm
b1---道中线与巷道中线间距，b=B/2-a1=3600mm/2-910mm=890mm,故h3=1581mm
2）.按管道装要求确定
式中h5-道碴面到管子底高度按煤矿安全规程取h5=1800mm
h7-管子悬吊件总高度取h7=900mm
m-导电弓子距管子间距取m=300
D-压气管法兰盘直径Ｄ＝335mm
b2=轨道中心线与巷道中心线距b2=B/2-c1=3600/2-1390=410mm
故h3=1613mm
3）.按行人高度确定h3
式中j—距壁j处的巷道有效高度不小于1800mm。
j≥100mm，一般取j=200mm。
根据公式计算得h3=1195mm
综上计算，并考虑一定的余量，确定巷道的壁高h3=1820mm,巷道的总高度H=h3-hb+h0=1820mm-220mm+1800mm=3400mm
4）确定巷道净断面面积S和净周长P
由表得净断面积S=B（0.39B+h2）
式中：
h2为道碴面以上巷道壁高，h2=h3-hb=1820-220=1600㎜。
故S=3600×（0.39×3600+1600）=10.8㎡
净周长P=2.57B+2h2=2.57×3600+2×1600=12.5m
5）用风速校核巷道净断面面积
查表，知Vmax=8m/s，已知通过大巷风量Q=48m3/s，计算得：
设计的大巷净断面面积.风速没超过规定，可以使用
6）选择支护参数
采用锚喷支护，根据巷道净宽3.6m，穿过中等稳定岩层即属于Ⅲ类围岩，服务年限大于十年等条件，确定选用锚固可靠，锚固力大的树脂锚杆，杆体为直径18的螺纹钢，每孔安装两个树脂药卷，锚固长度≥700，锚固力≥80.锚杆长度2.0，呈方形布置，其排距0.8m*0.8m，托板为8mm后150mm*150mm的方形钢板。
喷射混凝土厚T1=100mm，分俩次喷射，每次各喷50mm厚。
故支护厚度T=T1=100。
7）选择道床参数
根据该巷道的运输设备，已选用30kg/m钢轨，其道床参数hc，hb分别为410mm和220mm，道石查面至轨道高度hc-hb=410-220=190mm，采用钢筋混凝土轨枕
8）确定巷道掘进断面尺寸
净断面积尺寸由表计算公式得
巷道设计掘进宽度B1=B+2T=3600+2×100=3800㎜。
巷道计算掘进宽度B2=B1+2δ=3800+2×75=3975㎜。
巷道设计掘进高度H1=H+hb+T=3720㎜。
巷道计算掘进高度H2=H1+δ=3795㎜。
巷道设计掘进断面面积S1=B1（0.39B1+h3）=3800x（0.39x3800+1820）=12.55㎡
巷道计算掘进断面面积S2=B2（0.39B2+h3）=3950（0.39x3950+1820）=13.27㎡。
3.布置水沟和管线敷设
已知通过本巷道的水量为150m3/h，采用水沟坡度为0.3‰，查表得：
水沟深400㎜、水沟宽400㎜，水沟净断面面积0.16㎡；水沟掘进断面面积0.203㎡，每米水沟盖板用钢筋1.633kg、混凝土0.0276㎏，水沟用混凝土0.133m2。
4.巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量计算并列表
计算巷道掘进工程量和材料消耗量
由表的计算公式得：
每米巷道拱与墙计算掘进体积V1=S2×1=13.27m3；
每米巷道墙脚计算掘进体积V3=0.2×（T+δ）×1=0.2×（0.1+0.075）×1=0.04m3；
每米巷道拱与墙喷射材料消耗V2=[1.57（B2-T1）T1+2h3T1]×1=0.968m3；
每米巷道墙脚喷射材料消耗V4=0.2T1×1=0.2×0.1×1=0.02m3；
每巷道喷射材料消耗（不包括损耗）V=V2+V4=0.968+0.02=0.988m3；
每米巷道锚杆消耗（不包括损失）
式中:
P1为计算锚杆消耗周长,P1=1.57B2+2h3=1.57*3.95+2*1.82=9.84㎡；
a,a’为锚杆间距、排距a=a’=0.8m。
故N=（9.84-0.50×0.8）/（0.80×0.8）=14.75（根）
折合重量为：
14.75×［π×（d/2）2p］=14.75×［2.00×3.14×（0.018/2）2×7850］=58.90kg
式中：
l-锚杆长度,l=2.0m
d-锚杆直径，d=18mm
p-锚杆材料密度，p=7850kg/m3
每排锚杆数为：
N×0.8=14.75x0.8=11.8取12根
每米巷道粉刷面积：
Sn=1.57B3×3+2h2
式中：
B3-计算净宽B3=B2-2T=3.75m
故：
Sn=1.57×3.75+2×1.60=9.1m2
5巷道道断面施工图，巷道特征表和每米巷道材料消耗量表
运输巷道特征
围岩类别
断面/㎡
设计掘进尺寸mm
喷射厚度mm
锚杆/mm
净周长/m
净
设计掘进
宽
高
型式
排列
间距
杆长
直径
12.5
f=3~5
10.8
12.55
3800
3720
100
螺纹钢树脂锚杆
方形
800
2000
18
围岩类别
计算掘进工程量/
锚杆
材料消耗
粉刷面积/㎡
巷道
墙角
数量/根
喷
射材料/㎡
钢筋/㎏
树脂药卷/个
f=3~5
13.27
0.04
14.75
0.98
58.90
29.5
9.1
运输大巷设计工程量及材料消耗
第三章
巷道施工
一.施工方案的确定
1掘砌作业方式：
一次成巷：
是把巷道施工中的掘进、永久支护、水沟掘砌三个分部工程视为一个整体，在一定距离内，互相配合，前后连贯的，最大限度的同时施工，一次成巷，不留收尾工程。
2成巷速度：
掘进与永久支护平行作业不单独占用时间，可提高成巷速度约30%左右。
二．凿岩爆破工作
对钻眼爆破工作的要求
1凿岩设备和爆破器材的选择
凿岩设备：
因为该大巷穿过中等稳的岩层，用气腿式凿岩机。
爆破器材：
2号岩石硝铵类炸药，8号雷管。
2爆破参数的确定
爆破参数主要包括炮眼直径、炮眼深度、炮眼数目。
单位炸药消耗量。
炮眼直径：
炮眼直径对钻眼效率全断面炮眼数目，炸药耗量和爆破岩石块度与岩壁平整度均有影响，目前岩巷掘进的炮眼直径多采用35～42mm，故选用40mm
炮眼深度：
采用气腿式凿岩机时炮眼深度以1.8～2.5m为宜，在这里要设计的煤矿穿过的岩层的坚固性系数f=3～5。
炮眼眼数：
岩石坚固性系数f=3～5掘进断面面积为13.27m2，故选52个。
单位炸药消耗量：
q=Q/v，kg/m3
式中Q——工作面一次爆破所需要的炸药量
V——工作面一次爆下的实体岩石的总体积
3凿岩爆破作业。
爆破作用巷道施工采用光面爆破技术，使用2号岩石硝铵类炸药，8号雷管212卷，共31.8kg毫秒延期电雷管51个，全断面一次爆破掏槽方式为楔形掏槽。
爆破图表及技术经济指标。
爆破原始条件，预爆参数，预爆效果图表如下
爆破原始条件（表一）
名称
数量
名称
数量
巷道掘进断面
13.27
炮眼数目/个
52
岩石的坚固性系数
F=3～5
雷管数目/个
51
炮眼深度
2.2
总装药量/kg
31.8
装药量及起爆顺序（表二）
眼号
眼名
眼数
眼深
装药量
起爆
顺序
连线
方式
装药
结构
单孔
卷数
质量
小计
卷数
质量
1
空眼
1
2.3
串联
连续反向装药
2~5
掏槽眼
4
2.3
7
1.05
28
4.20
6~16
一圈辅助眼
11
2.2
5
0.75
55
8.25
17~27
二圈辅助眼
11
2.2
5
0.75
55
8.25
36~38
50~52
帮眼
6
2.2
2
0.3
12
1.80
39~49
顶眼
11
2.2
2
0.3
22
3.30
28~35
底眼
8
2.2
5
0.75
40
6.00
预期爆破效果（表三）
名称
数量
名称
数量
炮眼利用率
92﹪
每米消耗药量
21.44kg／m
每循环工作进尺
1．7m
每米循环炮眼总长度
131.65m／循环
每循环爆破实体岩石
26.52m3
每立方米岩体耗雷管量
2.49个／m3
炸药消耗量
1.35kg／m3
每米巷道耗雷管量
38.8个／m
三．通风与安全
1掘进通风
巷道掘进过程中采用局部通风机通风。
通风方式为混合式通风。
2综合防尘技术
我国煤矿综合防尘技术式采用凿岩台车的湿式钻研技术使煤尘变成浆液从炮眼流出，在煤尘较大的地点将水雾化成细散的水滴喷射于空气中或喷雾洒水，同时还可以加强通风，通风不仅能给带来新鲜的空气还能将带煤尘的空气带走有爆炸危险的工作面，还要加强个人防尘措施避免煤尘给人身带来伤害，还可以清扫落成避免煤尘再次飞扬。
3掘进安全工作
在爆破地点20m处安装瓦斯监测仪以便及时进行瓦斯浓度检查，防止瓦斯爆炸带来的危害。
当在爆破地点处煤尘浓度超过1%就不能爆破必须进行瓦斯抽放当浓度小于1%才能再次爆破。
在瓦斯矿井，爆破必须使用煤矿许用炸药，采用毫秒延期电雷管，并且延期时间不得超过130ms。
为了防止井下突然透水事故，在掘进工程进行时分别采取探、防、堵、排等措施，即查明水源，搞清老窑；探水前进，超前钻孔；放水疏干消除隐患；隔绝水路，堵塞水源。
做到局部围堵，局部解决；汇集涌水，及时排放。
四．凿岩与调车
1装岩机械的选择及主要技术特征，生产能力估算，调车方法
1装岩工作：
装岩速度的快慢主要在于装岩和调车俩个环节为调车方便临时车场每月向前移动一次，一般至距工作面400m处为缩短侧御装岩机装岩过程选用耙斗式装载机，构造最简单，维修、操作都容易；适应性强，可用于平巷、斜巷以及煤巷、岩巷等。
但是，它体积较大，移动不便，有碍于其他机械使用。
选用P-50B号耙斗装岩机，生产能力70～105/M3·h-1，铲斗容积0.6,长度9800，宽度2750工作时最高高度2220，行走机构轨距600，动力电动，设备总功率30，质量6450，宽度3*2.5。
采用固定错车场调车法，在双轨巷道中，可在巷道中轴线铺设临时斜交道岔调车。
这种调车方法简单易行，一般可用电机车调车。
五．巷道支护
1巷道地压：
随着开采深度的增加，当自重压力增加到接近围岩强度时，引起围岩的破坏。
地压大小为60Mp～80Mp
2临时支架结构：
拱形可缩性金属支架。
3永久支护型式的选择:
该水平运输大巷穿过稳定岩层，但是为了经济安全的基础，采用锚喷支护，防止局部岩块的松动和坠落，从而加固和提高了岩石拱的承载能力，增加岩层的稳定性。
4施工方法和支护质量的检测
在进行锚杆安装时，采用单体帮锚杆锚机进行施工，选用的是支护式锚杆钻机，部分支推力由支腿承担，工人劳动强度较低，适合岩帮较硬的锚杆的安装。
锚杆支护与矿压的检测与支护不可分割的组成部分，为了确保施工的质量满足设计要求，应核对各方面进行检测，其内容如下：
锚杆拔拉力测，锚杆预紧力监测，锚杆支护参数检测，和锚索安装工程质量的检查。
第四章
劳动组织及循环图表
一．劳动组织配备
按一次成巷配备劳动组织
1作业方式的选择
采用“四六”工作制、掘支平行作业
2循环图表的编制
一个循环所用的时间T
在所需的全部作业时间中，扣除能够与其他工序平行作业的时间，便是一个循环所需要的时间，即：
T=T1+T2+Ø（t1+t2）+T3+T4+t5
式中T1——安全检查及准备工作准备时间，亦即交接班时间，一班约为20min。
T2——装岩时间
t1——钻上部眼时间
t2——钻下部眼的时间，min；
Ø——钻眼工作单位作业系数，钻眼，装岩平行作业时，值取0.3～0.6，取0.5
T3——装药连线时间，min；
T4——爆破通风时间，一般为15-20min。
取20min；
T5——支护时间，如果临时支护或永久支护占用循环时间，也应包括在内，
装药连线时间T3与炮眼数目和同时参加装药连线的工人组数有关：
T3=Nt/A=40min式中N——工作面炮眼总个数，N为52个
T——一个炮眼装药所需时间，t=1.5min；
A——在工作面同时装药的工人组数，A为2组；
钻眼时间：
t1+t2=Nl/mv=104.5min
式中L——炮眼平均深度，2.2m；
m——同时工作凿岩机台数取1台；
v——凿岩机的实际平均钻速，取0.4m/min；
装岩时间：
T2=s×l×ŋ/np=38min
式中S——巷道掘进断面积，取13.27㎡
ŋ——炮眼利用率，一般为0.8～0.9，取0.9
P——装岩实际生产率
n——同时工作的装岩机台数；
在实际生产工作中，为了防止难以预见的工序延长，应考虑留有10%的备用时间，故循环时间为
T=1.1（T1+s×l×ŋ/np+ØNl/mv+Nt/A+T4+T5）=260min
第五章
安全技术措施
一．支架操作工安全技术措施
1移架时支架工要戴头盔，追机移架，架前架间不准有人工作或停留，确保移架，
2支架工要经常检查支架完好情况，做到支架不窜液，不漏液，不自动下降，发现问题及时处理，确保各支架部件螺丝紧固齐全，U型销符合规定。
3支架工再操作支架应对支架进行一次认真检查，做到不完好不使用。
二．端头工技术安全措施
1端头工必须了解工作面的顶板的岩性，结构，熟悉支架或单体柱的使用条件及支护方法。
2支架的回收和支护必须由三人作业，其中一人负责观察顶板，严禁单人作业。
3超前支护间距偏差不超过100㎜,垂直偏差不超过100㎜。
三．检修工的安全技术措施
1检修人员上岗后需按工种操作规程进行作业，按照本工种机械检查程序进行检修，当设备检修时，必须有停电或挂牌，严格执行停送电制度。
2严格按检修的标准进行检修，检修时每天要落实专人检查各部件机电设备安全措施和保护装置，检查各紧固部件，螺丝是否松动，发现问题及时处理，不得遗留问题交给生产班，并坚持升井汇报制度，认真填写检修记录。
3接电缆或连线时，接线工首先进行试转，确认设备的正反转，方可开机。
4处理运输机断链时，在紧链期间，严禁迎头站立，防止链条飞出伤人。
四所有的工种必须遵守的安全管理措施
1全体职工必须牢固树立起“安全第一”的思想，严格执行三大规程及其他有关安全规定，杜绝“三违”。
2密切注意安全检测系统及时掌握工作面的变化情况，发现不安全的征兆要及时进行处理。
3所有在岗人员都必须是经过培训方可持证上岗。
4所有人员严禁跨越运行中的设备，严禁在视线不清的地方作业。
5各工种在交接班时当班人发现的问题没有及时处理的要向下班的人员交接清楚，接班后，要对各检查设备进行认真的检查，发现问题及时处理，严禁带病运行。
6生产期间，闲杂人员不准进入工作面，外来参观人员必须由专人带领方可进入工作面，所有井下人员必须戴安全帽。
7无论是固定设备还是移动的设备，移动部分要设有防护装置，设危险标示。
8严禁任何人酒后入井，严禁脱岗睡岗。
致谢
经过一周多的繁忙的设计工作，本次设计即将结束，在这段时间里让我所学到的理论知识得到了运用，得到了升华，使我所学到的知识得到了更好的巩固。
在这里我首先感谢学院为我们搭建这样的学习平台，感谢教研室的每位老师为我们这次设计的精心安排，同时更要感谢张院长以及王丽老师等指导教师在这段时间为我们耐心的指导，为我们解答疑难，感谢同学们的帮助。
感谢所有在我们身边默默支持的人，在此表达我的谢意。
参考文献
《煤矿安全规程》
《煤矿地质学》
《井巷工程》
《煤矿矿井设计规范》
《煤炭工程》
《采矿工程设计手册》
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